全球地下水正在迅速减少，而且速度还在加快。加州大学圣巴巴拉分校的研究人员在《自然》杂志上发表了一篇文章，介绍了世界上最大的地下水水位评估，涵盖了近1700个含水层。除了对水资源减少发出警报外，这项工作还提供了一些有益的例子，说明了哪些地方进展顺利，以及如何解决地下水枯竭问题。这项研究对致力于了解全球地下水动态的科学家、政策制定者和资源管理者来说是一个福音。
“这项研究是由好奇心驱动的。我们想通过对数百万次地下水位测量来更好地了解全球地下水的状况，”加州大学圣巴巴拉分校环境研究项目副教授、该研究的主要作者黛布拉·佩罗内说。
该小组从国家和次国家记录以及其他机构的工作中收集数据。这项研究花了三年时间，其中两年只是清理和整理数据。这就是过去100年150万口井中3亿次水位测量的意义所在。
接下来的任务是将大量数据转化为有关全球地下水趋势的实际见解。研究人员随后查阅了1200多份出版物，重建了调查地区的含水层边界，并评估了1693个含水层的地下水位趋势。
他们的发现提供了迄今为止对全球地下水位最全面的分析，并证明了地下水枯竭的普遍性。研究表明，71%的含水层的地下水正在下降。这种枯竭在很多地方都在加速:从2000年到现在，20世纪80年代和90年代地下水下降的速度加快了，这突显了一个糟糕的问题是如何变得更糟的。人口加速下降的地区几乎是他们偶然预期的三倍。
地下水加深在干燥的气候中更为常见，在干旱和半干旱的耕地上，地下水的加速下降尤其普遍——“这是一个直观的发现，”该大学布伦环境科学与管理学院副教授、共同主要作者斯科特·贾奇科说。“但直觉是一回事。用真实世界的数据来证明这一点是另一回事。”
另一方面，有些地方的水平已经稳定或恢复。作者拥有的历史数据显示，上世纪80年代和90年代地下水下降的情况在16%的含水层系统中发生了逆转。然而，这些病例的发生率只有预期的一半。
Jasechko说:“这项研究表明，人类可以通过深思熟虑、集中精力的努力来扭转局面。”
以亚利桑那州图森市为例。从科罗拉多河分配的水被用来补充附近阿夫拉山谷的含水层。该工程储水以备将来之用。“地下水通常被视为水的银行账户，”Jasechko解释说。“有意识地补充含水层可以让我们储存这些水，直到需要的时候。”
社区可以花很多钱建造基础设施来储存地面上的水。但如果你有合适的地质条件，你可以将大量的水储存在地下，这样成本更低，破坏性更小，危险也更小。储存的地下水也有利于该地区的生态。事实上，在2014年准备一份研究简报时，Perrone发现含水层补给每美元的储水量是地表水库的六倍。
图森的地下水补给是当地含水层的福音;然而，取水导致这条大河在地面上的水量减少。科罗拉多河很少再到达它在加利福尼亚湾的三角洲。Jasechko承认:“这些地下水干预措施可能存在权衡。”
另一个选择是专注于减少需求。Perrone解释说，这通常涉及地下水使用的法规、许可和费用。为此，她目前正在研究美国西部的水法，以了解这些不同的干预措施。研究显示，无论是来自供应还是需求，含水层的恢复似乎都需要干预。
作者用重力恢复和气候实验(GRACE)的数据补充了监测井的测量结果。GRACE任务由两颗卫星组成，当它们绕地球运行时，可以精确测量它们之间的距离。通过这种方式，飞船可以探测到地球引力的微小波动，从而在大尺度上揭示含水层的动态。
Perrone说:“GRACE的美妙之处在于，它允许我们在没有现场数据的情况下探索地下水状况。”“我们的评估是对GRACE的补充。在我们有现场数据的地方，我们可以在当地探索地下水状况，这是管理枯竭时至关重要的分辨率。”正如作者发现的那样，这种局部分辨率至关重要，因为相邻的含水层可以显示不同的趋势。
也就是说，地下水位的趋势并不能反映整个情况。即使在含水层保持稳定的地方，抽取地下水仍然会影响附近的溪流和地表水，导致它们泄漏到地下，正如Perrone和Jasechko在2021年的另一篇《自然》论文中所详述的那样。
作者还分析了过去40年542个含水层的降水变化。他们发现，在过去40年里，90%的含水层在加速下降，而这些含水层的条件变得更加干燥。这些趋势可能减少了地下水补给，增加了需求。另一方面，气候变化也可以使地下水在条件变得湿润的地方反弹。
这项监测井的研究补充了Perrone和Jasechko在2021年发表的一篇论文。该研究代表了对全球地下水井的最大评估，并登上了《科学》杂志的封面。“监测井告诉我们有关供应的信息。地下水井告诉我们有关需求的信息。”
Jasechko补充说:“综合起来，它们让我们了解哪些井已经干涸，或者如果地下水位下降，最有可能干涸。”
Perrone和Jasechko现在正在研究在气候变化的背景下地下水位如何随时间变化。将这些变化速率与实际井的深度联系起来，可以更好地预测哪里的地下水通道存在风险。
“地下水枯竭并不是不可避免的，”Jasechko说。精细的全球研究将使科学家和官员能够了解这一隐藏资源的动态。
